что это, виды, сферы применения
Рейтинг: 5,001 голос
- 1. Что это такое?
- 2. Виды цемента
- 3. Сферы использования цемента
- Статьи по теме
Связанные разделы каталога: Цемент, песок, керамзит, щебень
Что это такое?
Цемент (перейти к товарам) — вяжущее вещество, которое получается путём измельчения клинкера и гипса (перейти к товарам). В его составе есть глина (перейти к товарам), известняк и различные минеральные присадки (например, бокситы, пиритные огарки и пески), которые снижают стоимость цемента и делают его прочнее. При взаимодействии с жидкостями сухая цементная смесь приобретает вяжущие свойства, а при застывании становится камневидной и очень прочной.
Цемент — один из самых распространённых строительных материалов (перейти к товарам) в мире. Из него изготавливаются бетон и другие растворы.
Виды цемента
Сейчас в ходу четыре наиболее распространённых вида цемента, которые различаются в зависимости от основного задействованного в производстве смеси минерала.
- Портландцемент — самый используемый в настоящее время. В нём используются добавки с силикатом кальция алитом. Впервые он был получен в Англии в 1824 году Джозефом Аспдином, который в этом же году запатентовал свою разработку. Портландцемент делится на подвиды: быстрозатвердевающий, дорожный, сульфатостойкий, цветной и белый и т. д.
- Глинозёмистый цемент производится с преобладанием оксида алюминия, причём в зависимости от его количества он бывает обычным (до 55%) и высокоглинозёмистым (до 75%). Он прочен, хорошо выдерживает низкие температуры, но слабо устойчив к жару.
- Магнезиальный цемент имеет в основе оксид магния, который затворяется хлоридом или сульфатом. Сульфат используется чуть реже, поскольку при его применении раствор теряет в прочности, взамен приобретая повышенную водостойкость.
- Кислотоупорный цемент располагает гидросиликатом натрия в своём составе, который затворяется жидким стеклом.
Ранее производился романцемент с белитовой основой, но сейчас он не производится и не используется.
Определённую популярность набирают цементы на основе биотехнологий, производство которых более экологично, чем создание стандартной сухой строительной смеси (перейти к товарам).
Примером биоцемента, к примеру, является используемый в медицине раствор, помогающий пациентам с травмами позвоночника. Он заливается непосредственно в позвонок и быстро твердеет, приобретая свойства кости.
Обычно цементы поставляются с маркировкой в виде цифры (например, 200, 300, 400, 500, 600). Она обозначает прочность при сжатии: имеется в виду, что характеристики итогового продукта будут не ниже обозначенной маркировки.
Сферы использования цемента
Области, в которых применяются те или иные виды цемента, напрямую зависят от его типа. Портландцемент используется повсеместно в строительстве, это распространённый и сравнительно универсальный вид. Белый его подтип часто берётся для отделки, создания лепнины, скульптурных композиций. Наличие цветного пигмента делает его эстетичным и подходящим для декорирования экстерьера и интерьера.
Водонепроницаемый применяется в местах, где необходима изоляция от воды. Им можно отделать подвал в местах близкого протекания грунтовых вод.
Глинозёмистый востребован в аварийных работах, его можно использовать зимой и в местах, где есть минеральные воды. При этом в жарких условиях он теряет свои положительные свойства, поэтому в южных регионах желательно его не использовать.
Магнезиальный незаменим при производстве высокопрочных магнезиальных полов, которые часто встречаются в цехах, промышленных учреждениях и т. д.
Подбирается цемент в зависимости от поставленных задач. Где планируется производить работы, внутри или снаружи помещений, какой климат в регионе, планируется ли делать чистовую отделку и другие вопросы помогут подобрать подходящую марку и разновидность.
Чем отличается цемент от бетона?
Часто в разговорной речи можно услышать глагол «зацементировать», например, заказчики просят у подрядчика «залить цементом» площадку перед домом, отмостку или въезд в гараж.
У людей без строительного опыта формируется представление, что эти работы выполняются при помощи цемента, а слова «штукатурка» и «бетон» часто воспринимаются как синонимы. В этой статье мы постараемся объяснить разницу между цементом и бетоном и подробно разберем их состав.
Что такое цемент?
Под словом «цемент» часто понимают мелкодисперсный минеральный порошок, который служит основой для вяжущих растворов. На самом деле это понятие шире, в него входят разнообразные варианты этого материала на основе извести и глины. Современный цемент правильнее называть портландцемент. Он был изобретен только в середине XIX века, с химической точки зрения основными его компонентами являются оксид кальция (CaO), оксид алюминия (Al2O3) и оксид кремния (SiO2). Промежуточный продукт, портландцементный клинкер, составляет 95%, еще 5% приходится на гипс, эта добавка стабилизирует схватывание и позволяет работать с раствором дольше.
Сырье для цемента сильно измельчают, чтобы снизить удельную площадь.
Это увеличивает скорость химической реакции и дает возможность вяжущему занимать пустоты между заполнителем.
Цемент – относится к кристаллогидратам, при попадании воды в сухой минеральный порошок получается жидкий раствор, который со временем твердеет. Этот процесс называется гидратация – молекулы цемента присоединяют молекулы воды. На первом этапе происходит гидратация алюминатов, что приводит к формированию кристаллических решеток, в рабочем процессе этот этап называют схватыванием. Затем начинается набор прочности, который идет из-за образования гидросиликатов кальция (Ca(OH)2).
Не вся вода успевает прореагировать с цементом, часть просто испаряется. На этапесамовысушивания происходит формирование цементного камня и усадка. Остаточная жидкость еще долго испаряется из материала, что может приводить к деформациям и трещинам. Именно поэтому в строительстве цемент в чистом виде не применяется.
Чтобы снизить трещинообразование и компенсировать усадку, цемент соединяют с инертными заполнителями.
В смесях для кладки и штукатурки в этой роли выступает песок, в бетонах – песок и щебень. Заполнители формируют своеобразный каркас, который объединяется цементным раствором в единый камень. Они не участвуют в химических реакциях, так как их гранулы слишком велики, но увеличивают прочность конечного изделия.
Классификация цементов
По старому ГОСТу 10178 – 85 цемент маркировался буквенным сочетанием ПЦ (портландцемент), после этого указывалась марка (М300, М400, М500). Если в составе присутствовала добавка, то после прочности указывалась буква Д, цифра обозначала процентное соотношение компонента. Таким образом запись наименования выглядела следующим образом: ПЦ400Д20 или ПЦ500Д0. Если перед наименованием стояла буква «Ш» (ШПЦ), то в качестве основного компонента использовался шлакопортландцемент. Количество шлака нормировалось в пределах от 20 до 80%.
Марка обозначает среднюю прочность, которая измеряется в кг на м.
кв. Для М300 – 300 кг/м.куб. Класс обозначается буквой B – это обеспеченная прочность, она основана на статистике производителя. 95% продукции обладает большим показателем, чем класс. Класс измеряется в мПа. По ГОСТу 31108-2003 введена новая маркировка, в которой цемент обозначается как ЦЕМ и имеет 5 категорий.
- ЦЕМ 1 – цемент без добавок, соответствует классу прочности B 22,5
- ЦЕМ 2 – портландцемент с активными минеральными добавками. Этот продукт подразделяется на подтипы в зависимости от доли дополнительного компонента: А – 6 – 20%, В – 21 – 35%. Дополнительно буквой обозначается добавка: Ш – шлак, И – известь, МК – микрокремнезем. Класс – B32,5
- ЦЕМ3 – шлакопортландцемент имеет класс В 42,5 и один подтип А – доля шлака 36 – 65%.
ЦЕМ4 (пуццолановый) и ЦЕМ5 (композитный) встречаются реже и не используются в частном строительстве.
В конце маркировки ставят буквы Н или Б: Б – быстротвердеющий или Н – нормальнотвердеющий. Запись будет выглядеть следующим образом: ЦЕМ2/В-Ш 22,5Н. Цемент второй категории с содержанием шлака 21 – 35%, классом прочности 22,5, нормальнотвердеющий.
Что такое бетон?
Бетон – это композитный материал, прочность которого обеспечивается плотным контактом зерен заполнителя. Цементно-песчаная смесь имеет двухфазную структуру, бетон – трехфазную. Крупный щебень формирует общий каркас, более мелкий песок заполняет пустоты между ним, а пространство между песчинками занимает цемент. Такая внутренняя структура позволяет получать высокопрочные конструкции. После смешивания компонентов получается бетонный раствор. От марки цемента и соотношения других ингредиентов зависит конечная прочность изделия после застывания. Рецептуру обычно подбирают в зависимости от строительных задач.
Марка цемента определяется в зависимости от проектируемой марки бетона.
Рекомендуется брать на 100 – 200 кг/м.кв больше, но не следует допускать большого разрыва. Регламентируется минимальный расход цемента на кубометр бетона (200 кг), так как первый выступает не только в роли вяжущего, но и в качестве мелкодисперсного заполнителя. Если для получения бетонного раствора М200 используется цемент М500, то его количество в смеси будет меньше 200 кг на м.куб.
Удобоукладываемость — по этому параметру составы подразделяют на подвижные, жесткие и литые. В частном строительстве в подавляющем большинстве случаев используют первую разновидность. Жесткие чаще применяют на заводах, а литые – в качестве самоуплотняющихся смесей. При проектировании сразу закладывают нужную подвижность раствора (П1, П2, П3 или П4).
Водоцементное соотношение (В/Ц) – один из главных параметров бетона, служит для определения прочности и подвижности будущего раствора. Для полной гидратации нужно 18% воды от массы цемента. На практике эти значения часто превышают, чтобы добиться нужной подвижности смеси.
Избыток воды приводит к тому, что влага не успевает прореагировать с цементом и начинает испаряться. Следствием этого является появление пор в теле бетонной конструкции и снижение ее прочности.
Пластификатор – в современном строительстве присутствует почти всегда, компонент помогает сбалансировать количество воды. Обладает водоредуцирующим эффектом — это уменьшение количества затворяемой воды без потери удобоукладываемости смеси. Доля пластификатора в бетонной смеси составляет 0,1 – 1,5%. В зависимости от состава добавки водоредуцирующий эффект составляет от 10 до 30%.
Щебень относится к инертным заполнителям, занимает от 70 до 95% в бетонном растворе (1000 – 1300 кг/м.куб). В качестве заполнителя иногда используют гравий, но из-за рваных краев гранул для такой смеси потребуется больше воды.
Песок подбирается в последнюю очередь, он должен занимать весь оставшийся объем смеси. Изменением соотношения песка и щебня можно добиться удешевления смеси в зависимости от региональных особенностей рынка строительных материалов.
При самостоятельном приготовлении бетонного раствора важно учитывать изначальную влажность заполнителей. Если цемент обычно сухой, то песок и щебень лежат под открытым небом, поэтому несут в себе влагу.
Для заливки массивных строительных конструкций, таких как фундамент, перекрытия или несущие колонны бетон заказывают с завода. При этом необходимо обеспечить подъезд крупногабаритной бетоносмесительной техники на объект. При малых объемах работ можно обойтись готовым составом от компании Bronit.
Что такое цемент? Типы цемента
Сравните виды цемента и их применение. Обновлено 25 ноября 2020 г.
Цемент — это порошок, используемый для изготовления бетона (aon168 / Shutterstock).
Цемент представляет собой мелкий порошок серого цвета, который смешивают с водой и другими веществами для приготовления раствора или бетона. Это ключевой строительный материал как в жилом, так и в коммерческом строительстве.
ЦЕМЕНТ СР. БЕТОН
Слова «цемент» и «бетон» часто используются взаимозаменяемо. Однако 9Цемент 0011 на самом деле является ингредиентом бетона , а не конечным продуктом. Цемент важен, потому что он связывает или скрепляет бетонную смесь, придавая ей прочность.
Найти бетонных подрядчиков рядом со мной .
ТИПЫ ЦЕМЕНТА И ЧТО ОНИ ДЕЛАЮТ
Портландцемент — это тип цемента, а не торговая марка. Многие производители цемента производят портландцемент. Это основной ингредиент бетона, изготовленный с использованием тщательно контролируемой химической комбинации кальция, кремния, алюминия, железа и небольшого количества других ингредиентов, к которым в процессе окончательного измельчения добавляется гипс для регулирования времени схватывания бетона.
Ассоциация портландцемента Как производится цемент содержит подробную информацию о процессе.
Чтобы узнать больше о том, из чего состоит бетон, о составе бетонных смесей, добавках и соотношениях воды и цемента, прочитайте наш раздел «Что такое бетон?»
| Ассоциация портландцемента |
Тип 1 — Обычный портландцемент.
Тип 1 – цемент общего назначения.
Тип 2 — Используется для конструкций в воде или почве, содержащих умеренное количество сульфатов, или когда существует проблема накопления тепла.
Тип 3 — Высокая ранняя прочность. Используется, когда требуется высокая прочность на очень ранних сроках.
Тип 4 — Низкотемпературный портландцемент. Используется там, где количество и скорость тепловыделения должны быть сведены к минимуму.
Тип 5 — Сульфатостойкий портландцемент. Используется там, где вода или почва с высоким содержанием щелочи.
Типы IA, IIA и IIIA представляют собой цементы, используемые для изготовления воздухововлекающего бетона. Они обладают теми же свойствами, что и типы I, II и III, за исключением того, что они содержат небольшое количество воздухововлекающих материалов в сочетании с ними. Типы IL, IS, IP и It представляют собой смешанные гидравлические цементы, обладающие рядом специальных эксплуатационных свойств.
Цементный завод (Хуан Энрике дель Баррио / Shutterstock).
Это очень краткое описание основных типов цемента. Существуют и другие типы для различных целей, такие как архитектурный бетон и цемент для кладки, и это лишь два примера.
Ваша компания по производству готовых смесей будет знать, какие требования существуют для вашего региона и для вашего конкретного использования. Просто спросите их, какой у них стандартный тип цемента и подойдет ли он для ваших условий.
СООТНОШЕНИЕ ВОДА-ЦЕМЕНТ: ПРОБЛЕМА №1, ВЛИЯЮЩАЯ НА КАЧЕСТВО БЕТОНА
Низкое водоцементное отношение является проблемой номер один, влияющей на качество бетона.
Коэффициент рассчитывается путем деления количества воды в одном кубическом ярде смеси (в фунтах) на количество цемента в смеси (в фунтах). Таким образом, если в одном кубическом ярде смеси содержится 235 фунтов воды и 470 фунтов цемента, то соотношение воды и цемента в смеси составляет 0,50.
Если в смеси указано количество воды в галлонах, умножьте галлоны на 8,33, чтобы узнать, сколько фунтов содержится в смеси.
Низкое содержание воды в цементе влияет на все желаемые свойства затвердевшего бетона, перечисленные в желаемых свойствах бетона.
Используйте максимальное отношение воды к цементу 0,50, когда бетон подвергается воздействию замораживания и оттаивания во влажном состоянии или противогололедных химикатов в соответствии с Едиными строительными нормами 1997 года. (Таблица 19-A-2)
Используйте максимальное водоцементное отношение 0,45 для бетона с тяжелыми или очень тяжелыми сульфатными условиями в соответствии с Едиными строительными нормами 1997 г. (Таблица 19-A-4)
Водопроницаемость увеличивается экспоненциально, когда водоцементное отношение бетона превышает 0,50.
Прочность тем выше, чем меньше проницаемость бетонной смеси.
Прочность повышается при более низком водоцементном отношении. Водоцементное отношение 0,45, скорее всего, достигнет 4500 фунтов на квадратный дюйм (фунтов на квадратный дюйм) или больше.
Водоцементное отношение 0,50, вероятно, достигнет 4000 фунтов на квадратный дюйм или выше.
Для получения полной информации о Единых строительных нормах и правилах относительно бетонных конструкций обратитесь к своему архитектору, поставщику готовых смесей или в местную библиотеку.
Объяснение: Цемент и бетон — их различия и возможности для устойчивого развития | MIT News
Обычный человек многого не знает о бетоне. Например, он пористый; это самый используемый материал в мире после воды; и, возможно, самое главное, это не цемент.
Хотя многие используют термины «цемент» и «бетон» взаимозаменяемо, на самом деле они относятся к двум разным, но родственным материалам: Бетон представляет собой композит, изготовленный из нескольких материалов, одним из которых является цемент.
Производство цемента начинается с известняка, осадочной породы. После добычи его смешивают с источником кремнезема, таким как промышленный шлак или летучая зола, и обжигают в печи при температуре 2700 градусов по Фаренгейту.
«Затем цемент доставляется на участки, где он смешивается с водой, где он превращается в цементную пасту», — объясняет профессор Франц-Йозеф Ульм, заведующий кафедрой Центра устойчивого развития бетона Массачусетского технологического института (CSHub). «Если вы добавите песок в эту пасту, она станет известковым раствором. А если в раствор добавить крупные заполнители — камни диаметром до дюйма, — он станет бетонным».
Что делает бетон таким прочным, так это химическая реакция, происходящая при смешивании цемента и воды — процесс, известный как гидратация.
«Гидратация происходит, когда цемент и вода реагируют», — говорит Ульм. «Во время гидратации клинкер растворяется в кальции и рекомбинирует с водой и кремнеземом с образованием гидратов кальция и кремнезема».
Гидраты кремнезема кальция, или CSH, являются ключом к прочности цемента.
По мере формирования они объединяются, образуя прочные связи, которые придают материалу прочность. У этих соединений есть удивительный побочный продукт — они делают цемент невероятно пористым.
В промежутках между связями CSH развиваются крошечные поры — в масштабе 3 нанометров. Они известны как гелевые поры. Кроме того, любая вода, которая не прореагировала с образованием CSH во время процесса гидратации, остается в цементе, создавая еще один набор более крупных пор, называемых капиллярными порами.
Согласно исследованиям, проведенным CSHub, Национальным центром научных исследований Франции и Университетом Экс-Марселя, цементное тесто настолько пористое, что 96 процентов его пор связаны между собой.
Несмотря на эту пористость, цемент обладает превосходными прочностными и вяжущими свойствами. Конечно, уменьшая пористость, можно получить более плотный и прочный конечный продукт.
Начиная с 1980-х годов, инженеры разработали материал — высокопрочный бетон (HPC), который делал именно это.
« Бетон с высокими эксплуатационными характеристиками, разработанный в 1980-х годах, когда люди поняли, что количество капиллярных пор можно частично уменьшить, уменьшив водоцементное отношение», — говорит Ульм. «С добавлением определенных ингредиентов это создало больше CSH и уменьшило количество воды, оставшейся после гидратации. По сути, это уменьшило большие поры, заполненные водой, и увеличило прочность материала».
Конечно, отмечает Ульм, снижение отношения воды к цементу для HPC также требует большего количества цемента. И в зависимости от того, как производится этот цемент, это может увеличить воздействие материала на окружающую среду. Отчасти это связано с тем, что при обжиге карбоната кальция в печи для производства обычного цемента происходит химическая реакция, в результате которой образуется двуокись углерода (CO 2 ).
Другим источником выбросов CO 2 от цемента является нагревание цементных печей. Этот нагрев должен осуществляться с использованием ископаемого топлива из-за чрезвычайно высоких температур, необходимых в печи (2700 F).
Электрификация печей изучается, но в настоящее время это технически и экономически нецелесообразно.
Поскольку бетон является самым популярным материалом в мире, а цемент является основным связующим веществом, используемым в бетоне, эти два источника CO 2 являются основной причиной того, что на долю цемента приходится около 8 процентов глобальных выбросов .
Исполнительный директор CSHub Джереми Грегори, однако, рассматривает масштаб бетона как возможность смягчить последствия изменения климата.
«Бетон является наиболее часто используемым строительным материалом в мире. И поскольку мы используем так много его, любое сокращение его воздействия окажет большое влияние на глобальные выбросы».
Сегодня существует множество технологий, необходимых для уменьшения воздействия бетона, отмечает он.
«Когда речь идет о сокращении выбросов цемента, мы можем повысить эффективность цементных печей, увеличив использование отходов в качестве источников энергии, а не ископаемого топлива», — объясняет Грегори.
«Мы также можем использовать смешанные цементы с меньшим содержанием клинкера, такие как портландцемент из известняка, который смешивается с ненагретым известняком на заключительном этапе измельчения при производстве цемента. Последнее, что мы можем сделать, — это улавливать и хранить или использовать углерод, выделяемый при производстве цемента».
Улавливание, утилизация и хранение углерода имеют значительный потенциал для снижения воздействия цемента и бетона на окружающую среду при одновременном создании больших рыночных возможностей. По данным Центра климатических и энергетических решений, объем использования углерода в бетоне к 2030 году составит 400 миллиардов долларов на мировом рынке. последовательно изолировать CO 2 в процессе производства.
«Однако ясно, — говорит Грегори, — что в низкоуглеродистых бетонных смесях придется использовать многие из этих стратегий. Это означает, что нам нужно переосмыслить то, как мы разрабатываем наши бетонные смеси».
В настоящее время точные спецификации бетонных смесей прописываются заранее. Хотя это снижает риск для разработчиков, это также препятствует инновационным смесям, которые снижают выбросы.
В качестве решения Грегори рекомендует указывать производительность микса, а не его ингредиенты.
«Многие нормативные требования ограничивают возможность улучшения воздействия бетона на окружающую среду, например ограничения на водоцементное отношение и использование отходов в смеси», — объясняет он. «Переход к спецификациям, основанным на производительности, является ключевым методом для поощрения большего количества инноваций и достижения целей по затратам и воздействию на окружающую среду».
По словам Грегори, для этого требуется культурный сдвиг. Чтобы перейти к спецификациям, основанным на характеристиках, многочисленным заинтересованным сторонам, таким как архитекторы, инженеры и спецификаторы, придется сотрудничать, чтобы разработать оптимальное сочетание для своего проекта, а не полагаться на заранее разработанное сочетание.
Чтобы поощрить других водителей низкоуглеродистого бетона, говорит Грегори, «мы [также] должны устранить барьеры риска и стоимости. Мы можем снизить риск, попросив производителей сообщать о воздействии своей продукции на окружающую среду и включив спецификации, основанные на характеристиках. Чтобы снизить затраты, нам необходимо поддержать разработку и внедрение технологий улавливания углерода и низкоуглеродных технологий».
В то время как инновации могут уменьшить первоначальные выбросы бетона, бетон также может уменьшить выбросы другими способами.
Одним из способов является его использование. Применение бетона в зданиях и инфраструктуре может со временем снизить выбросы парниковых газов. Бетонные здания, например, могут иметь высокую энергоэффективность, а поверхность и структурные свойства бетонных покрытий позволяют автомобилям потреблять меньше топлива.
Бетон также может уменьшить часть своего первоначального воздействия за счет воздействия воздуха.